Fachgebiet Baubetrieb

Innovative Abwärmenutzung durch Wärmeverteilung über die Kanalisation

Umsetzungsplanung für Pilotanlagen zur innovativen Abwasserwärmenutzung und -verteilung über die Kanalisation

Ziel dieser zweiten Projektphase (InnoA2-UP) ist die detaillierte Ausarbeitung von Umsetzungsmöglichkeiten und konkreter Konzepte für Leuchtturmprojekte zur Erschließung bislang ungenutzter dezentraler Abwärmepotentiale durch Wärmetransport im vorhandenen extensiven Abwassersystem bis zum Nutzer. Das Projekt baut auf den im Forschungsprojekt „Innovative Abwärmenutzung durch Wärmeverteilung über die Kanalisation – InnoA2“ gewonnenen Erkenntnisse auf.

Im Stadtgebiet von Lünen sollen dazu anhand von 2 Szenarien, die jeweils sehr unterschiedliche Rahmenbedingungen vorweisen, die bisherigen Forschungsergebnisse in die Praxis getragen und unter Realbedingungen untersucht werden. Für jedes dieser 2 Szenarien konnten Akteure aus unterschiedlichsten Industriebranchen zur Bereitstellung industrieller Abwärme gewonnen werden, sodass die konkrete Umsetzung entsprechender Pilotanlagen vorbereitet und wissenschaftlich bewertet wird.

Bei der Realisierung dieser Vorhaben werden alle Beispiele mithilfe der Building Information Modeling Methode (BIM) modelliert und in den Planungs-, Bau- und späteren Monitoringprozess integriert. Somit besteht bei einer späteren Realisierung die Möglichkeit, neben den herkömmlichen Planunterlagen auch auf entsprechende 3D-Modelle zurück zu greifen und ggf. Anpassungsvorschläge vor der eigentlichen Realisierung zu berücksichtigen und entsprechend zu simulieren. Projekte, bei denen BIM eingesetzt wurde zeigen meist eine effektivere Nutzung der zu Verfügung stehenden Finanzmittel und Arbeitskapazitäten.

Auf Grundlage der detaillierten Konzepte für jedes der zwei Szenarien werden gewisse Verpflichtungen auf die verschiedenen Akteure übertragen. Dabei stehen speziell die Aspekte der Effizienz, der Zuverlässigkeit der Anlagenelemente für den Wärmetransport sowie die benötigten bzw. eingebauten Speichersysteme zur Steuerung bzw. Bewirtschaftung im Vordergrund. Theoretische Vorüberlegungen sind diesbezüglich schon erfolgt und müssen während der vertiefenden Konzeptphase auf eine bauliche Realisierung in den verschiedenen Szenarien überprüft und simuliert werden. Dementsprechend ist es möglich, die theoretischen Erkenntnisse mit simulierten Daten für jedes einzelne Szenario zu vergleichen. Grundsätzlich ist dabei entsprechend der bereits erarbeiteten Ergebnisse sicherzustellen, dass die primäre Aufgabe der bestehenden Kanalisation, die Abwasserableitung bzw. -beseitigung, nicht negativ beeinflusst werden darf.

Forschungsteam

Stadtbetrieb Abwasserbeseitigung Lünen AöR (SAL) [Projektleitung]
Dipl.-Ing. Udo Schratz

Technische Universität Kaiserslautern Fachgebiet Baubetrieb und Bauwirtschaft, Fachbereich Bauingenieurwesen
Prof. Dr.-Ing. Karsten Körkemeyer
M. Sc. Andreas Glöckner
Dipl.-Ing. Philipp Müller

Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung ISI
Dr.-Ing. Thomas Hillenbrand
Dr.-Ing. Susanne Bieker

Förderung

Projektträger Jülich
Forschungszentrum Jülich im Auftrag des BMWi

 

Laufzeit

09/2018 - 08/2020

Abgeschlossene Projektphase

Innovative Abwärmenutzung durch Wärmeverteilung über die Kanalisation

Ziel des Vorhabens InnoA2 ist die Erschließung bislang ungenutzter dezentraler Abwärmepotenziale durch Wärmetransport im vorhandenen extensiven Abwassersystem bis zum Nutzer „stromabwärts“. Das Konzept sieht vor, Abwärme von dezentralen Wärmeproduzenten mittels Wärmetauschern auf den Abwasserstrom zu übertragen.

Innovative Abwärmenutzung durch Wärmeverteilung über die Kanalisation

Projektbeschreibung

Ziel des Vorhabens InnoA2 ist die Erschließung bislang ungenutzter dezentraler Abwärmepotenziale durch Wärmetransport im vorhandenen extensiven Abwassersystem bis zum Nutzer „stromabwärts“. Das Konzept sieht vor, Abwärme von dezentralen Wärmeproduzenten mittels Wärmetauschern auf den Abwasserstrom zu übertragen. Durch die Abwärme ist es möglich, die Abwassertemperatur maßvoll anzuheben und die so übertragene Wärmeenergie mit dem Abwasserstrom relativ verlustarm in Fließrichtung zu transportieren. Anschließend wird die Wärme stromabwärts mittels etablierter Techniken verwertet. Durch die Nutzbarmachung dezentraler, bislang ungenutzter Abwärmequellen und die Doppelnutzung der bestehenden Kanalinfrastruktur für die Wärmeverteilung leistet das geplante Forschungsprojekt einen Beitrag zur Senkung des Primärenergiebedarfs und der Treibhausgasemissionen. Durch die Doppelnutzung von Infrastrukturen kann eine hohe Ressourcen- und Kosten-Effizienz für die Wärmeverteilung und –bereitstellung erreicht werden. Dadurch ist es möglich, auch Gebiete mit niedriger Wärmedichte mit erneuerbarer Wärme zu versorgen, die ansonsten nicht wirtschaftlich durch Wärmenetze erschließbar sind. Dies unterstützt die internationale Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen im Bereich Anlagenbau und Wassertechnik. Für kommunale Unternehmen aus dem Bereich Abwasserentsorgung und Kanalbetrieb eröffnet das Konzept neue Geschäftsfelder. Neben der technischen Machbarkeit und der Nachhaltigkeitsbewertung des Konzepts, steht praxisorientiert die Umsetzung im Modellgebiet Lünen im Fokus des Projekts. Dazu gehört die Entwurfsplanung mit Kostenberechnung für die Realisierung exemplarisch an einer Pilotstrecke.

 

Forschungsteam:

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